JPH0338833A - 配線修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路の配線修正装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の配線修正装置は原理的に２つに大別される。１つ
は集束レーザビームを用いるものであり、もう１つは集
束イオンビームな用いるものである。

集束レーザビームを用いた配線修正装置の概要を第２図
に示す。集束レーザビーム光学系１はレーザ光源２とレ
ーザビーム集束化光学系３とからなり、レーザ光源２か
ら放出されたレーザビームハ、レーザビーム集束化光学
系３を介して試料ステージ４上の試料５の表面に照射さ
れる。

例えば、第４図（ａ）の斜視図に示すように、下地絶縁
膜１４上に形成されたＡｊ７配線１５の切断を行なう場
合には、パルス状のレーザを照射し、試料上のレーザ照
射部のＡ℃だけが局部的に蒸発し、Ａｌ１の切断を行な
うことができる。ここでＡｌ１の上に保護膜■６が形成
されている場合は、蒸発したＡ７の内部圧力上昇により
保護膜１６はＡＡと共に飛散物１７となって飛び散るが
、やはりＡ！ｌの切断は行なうことができる。

また例えば、第４図（ｂ）の斜視図に示すように、配線
の引き出しを行なうためにＡｆｆｌ配線１５上の保護膜
１６を開孔する場合には、前述したＡｊ２配線１５の切
断の場合と同様に、パルス状のレーザを照射スる。ここ
でレーザパワーは、Ａｊ２配線切断の場合よりは弱めに
調整しておく。Ａ、Ｃ配線１５の極く表面のみ蒸発し、
これに伴なう圧力上昇により上部の保護膜１６が飛散物
１７となって飛び散り、局部的な保護膜開孔を行なうこ
とができる。

また、配線描画を行なう場合には、第２図に示す試料５
０表面近傍に、加熱することにより分解し金属が析出す
るガス、例えばＷ（ＣＯ）ａをガス噴出口７より放出し
ておき、次にレーザビーム６を試料５表面に照射する。

この時レーザビーム６が照射された部分のみが局部的に
温度上昇し、この部分のみＷ（ＣＯ）ａが分解し、Ｗが
試料５の表面に析出する。試料ステージ５を移動させる
ことにより、第４図（ｃ）の平面図に示すように試料の
絶縁膜１９上に細いＷ配線１８を描画することができる
。

次に集束イオンビームを用いた配線修正装置の概要を第
３図に示す。集束イオンビーム光学系８は、イオン源９
とイオンビーム集束化光学系１０とイオンビームＸＹス
キャニング機構１１とからなり、イオン源９から放出さ
れたイオンは、イオンビーム集束化光学系１０を介し、
更にイオンビームスキャニング機構１１により所望する
照射領域内でＸＹスキャンされ、試料ステージ４上の試
料５０表面に照射される。以上は全て真空中で行われる
。

例えば、第５図（ａ）の斜視図に示すように、Ａｊ２配
線１５の切断を行なう場合には、切断する領域にイオン
ビーム１３をスキャンさせ、局部的ナスバッタエツチン
グを行ない、その領域の保護膜１６及びＡｊ２配線１５
が無くなった時点でイオンビーム照射を止める。

また例えば、第５図（ｂ）の斜視図に示すように、配線
の引き出しを行なわせるために、Ａ４配線１５上の保護
膜１６を開孔する場合も、上述のＡｕ配線１５の切断の
場合と同様に行なう。異なるのはエツチング領域を狭く
することと、イオンビーム照射を止めるのは照射領域に
おいてＡ４配線１５が露出した時点であることである。

また配線描画を行なう場合には、試料５の表面近傍に、
イオンエネルギーにより分解し金属が析出するガス、例
えばＷ（Ｃｏ）、をカス噴出口７より放出しておき、配
線堆積を行なわせる領域にイオンビーム１３をスキャン
照射し、Ｗ（Ｃｏ）６を分解させ、第５図（ｃ）の平面
図に示すように、絶縁膜１９上の照射領域のみにＷ配線
１８の析出を行なわせる。

以上の集束イオンビームな用いた加工中は、放出される
二次電子像で加工位置は認識できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の配線修正装置は、集束レーザビームを用
いたもの、また集束イオンビームを用いたもの、いずれ
の装置も欠点を有する。以下２一 つの原理の装置を比較しながらこれら欠点について述べ
る。

集束レーザビームを用いて、Ａｌ配線の切断、及びＡＩ
２配線上保護膜の開孔を行なったものは、各々第４図（
ａ）及び（ｂ）に示す様に、加工領域の近傍に飛散物１
７である異物が見られる。また加工形状はぎさつきが見
られ、その大きさはコントロールできない。これは集束
レーザビームによるＡｎ配線の切断及びＡ℃配線上保護
膜の開孔、いずれも前述した様に、Ａｌ７の蒸発による
内部圧力の上昇を利用した一種の爆発現象であるからで
ある。従って飛散物１７は保護膜の破片のみならずＡｌ
１も含まれている。後にこの近傍に配線描画を行なう際
に、この飛散物１７中のＡｌ２を介して電気的リークが
発生し、配線修正の成功確率を低くする可能性がある。

一方集束イオンビームを用いて、Ａｌ配線の切断及びＡ
ｆｆｌ配線上の保護膜の開孔な行なったものは、各々第
５図（ａ）及び（ｂ）に示す様に加工領域は矩形状にで
きており、また加工領域周辺にも異− 物は見られない。これは、イオンビームＸＹスキャニン
グ機構により設定された領域のみをイオンによりスパッ
タエツチングしているために、エツチングの選択性は無
いものの平面的には矩形状の形に制御できているためで
あり、またスパッタされた物質も原子レベルの大きさで
あり、真空中へ排出されるため再付着する大きな異物が
存在しないからである。

以上、ＡＡ配線の切断及びＡｊ２配線上保護膜への開孔
については加工領域の形状制御、及び異物の有無の点か
ら集束イオンビームを用いた加工の方が有利である。

次に集束イオンビームを用いたＷ配線形成例を第５図（
Ｃ）により説明する。イオンビームがスギャニングされ
た領域にＷ配線１８が形成されているが、それ以外に不
均一にＷが薄く堆積した領域２０が存在する。これには
２つの要因がある。

１つはイオンが、試料表面で集束するより先に、すなわ
ち、試料表面より上方でＷ（ＣＯ）ａガスと衝突し、Ｗ
　（ＣＯ）、の分解反応を行なわせしめ、＝７＝ そこで分解したＷが試料表面へ降り積もるという点であ
る。もう一つは、試料とガス噴出口の相対位置がＷ配線
描画甲冑に一定であり、試料表面上のＷ（ＣＯ）６ガス
濃度の不均一さとガスの流れが存在するという点である
。

これら２つの要因が絡んで第５図（ｃ）に示す様に、本
来配線形成すべき領域の周辺に、不均一に薄くＷが堆積
した領域２０が生ずる。このＷが薄く堆積した領域は、
隣接配線同士の電気的リークの要因となり、微細な配線
修正を困難なものとし、修正の成功確率を低くするもの
となる。

また、イオンビーム照射可能領域はＣＲＴ画像と同期し
ているが、倍率切り替えはイオンビーム光学系による照
射領域切り替えを行なっており、例えば、Ｘ方向２６ｃ
ｍ、Ｙ方向２０ｃｍ、走査線数がＹ方向に５１２本のＣ
ＲＴ画面でモニターし、Ｘ方向に２ｍｍの長さの配線描
画を行なうとすると、Ｘ方向サイズの制約により倍率は
最大でせいぜい１００倍となる。従って１本の走査線の
Ｙ方向における分解能は３．９μｍとなり、これ以下の
細い＝８＝１゛・ 線を描画する事は不可能となる。すなわち集束イオンビ
ームでは細くて長い配線を描画することは困難であると
いう欠点をも有する。

一方集束レーザビームを用いたＷ配線形成例は第４図（
ｃ）に示すように、はぼ所望通りの細線が得られる。こ
の場合、集束イオンビームの様な不具合が生じないのは
２つの理由による。１つは集束レーザビームによるＷ配
線の形成は、レーザビームの試料表面への照射部が局部
的に昇温するため、試料の極く表面でのみＷ（ＣＯ）６
の分解反応が行なわれ、イオンビームの様な周辺への薄
イＷの降り積もりがないことによる。もう一つは、レー
ザビームの試料表面での集束点と、ガス噴出口の相対位
置関係は常に一定であり、試料ステージを移動すること
により配線を描画する際、ｗ　（ｃｏ）ａの分解地点で
のＷ　（Ｃｏ）６濃度は常に一定であるため、−様な幅
のＷ配線が得られる。

また上述した理由と同じ理由により、長い細線を描画す
ることは、短い細線を描画することと何らかわりなく可
能である。

９− 上述した従来の問題点、すなわち集束レーザビーム装置
は、Ａ、ｆ２配線の切断及びｌｆ２配線上保護膜の開孔
は不得手であるが、Ｗ配線描画の性能は良く、一方集束
イオンビーム装置は、ＡＡ配線の切断及びＡ４配線上保
護膜の開孔については得意とするが、Ｗ配線描画の性能
は良くないということに対し、本発明は集束レーザビー
ム機構と集束イオンビーム機構とを１台の装置に組み込
むことにより、Ａｊ２配線の切断及びＡＩ２配線上保護
膜の開孔を集束イオンビームにより行ない、Ｗ配線描画
を集束レーザビームにより行なうようにした配線修正装
置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の配線修正装置は、同一チャンバー上に集束レー
ザビーム光学系及び集束イオンビーム光学系が搭載され
ており、配線修正の施される試料が設置されている試料
ステージは該チャンバー内で少なくとも該集束レーザビ
ーム光学系直下から該集束イオンビーム光学系直下まで
の範囲で移動可能であり、加熱することにより分解し金
属が析１０ 出するガスが噴出するガス噴出口が該集束レーザビーム
光学系直下の該チャンバー内に設置されている。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の概要図である。

集束レーザビーム光学系１と集束イオンビーム光学系８
は同一チャンバー２１の上に設置されている。集束イオ
ンビーム光学系８から引き出されたイオンは、試料５に
到達する様に集束イオンビーム光学系８とチャンバー２
１は空間的に隔絶されておらず、−様に真空が引ける。

但し必要に応じてシャッター２２で隔絶できる。集束イ
オンビーム光学系とチャンバーは透明窓で隔絶されてい
る。チャンバー２１内には試料５をのせる試料ステージ
４があり、試料ステージ４は集束レーザビーム光学系１
の直下と集束イオンビーム光学系８の直下の間を移動す
ることができる。また集束レーザビーム光学系ｌの直下
に試料ステージ４がきている時に、試料５の表面にガス
が吹きつけられる様な位置に、ガス噴出口７を設置する
。

以下、配線修正の例を手順に従って説明する。

まずＡＡ配線の切断の際は、試料５が載っている試料ス
テージ４は集束イオンビーム光学系８の直下に移動する
。集束イオンビーム光学系８から引き出されるＧａ＋イ
オンは、試料５表面上で焦点を結ぶ様に調整しである。

シャッター２２を開いた状態にして集束イオンビーム光
学系８とチャンバー２１内を１０−’ｔｏｒｒ程度の真
空にする。

試料５表面に５ＫＶ程度の加速電圧でＧａ＋イオンを照
射・ＸＹスキャンし、二次電子像をＣＲＴ観察し、ＡＡ
配線の切断箇所を確認する。次に切断箇所のみにＧａ＋
イオンが照射される様に、ＸＹスキャン機構を調整した
後、４０ＫＶの加速電圧でＧａ＋イオンを照射しスパッ
タエツチングする。その領域のＡＩ！が消失したらイオ
ン照射を止める。試料は第５図（ａ）に示される形状に
加工される。

次にＡＩ２配線上の保護膜開孔を行なう場合は、前述の
Ａ４配線切断とほぼ同一条件で行なう。条件が異なる点
は、イオンビーム照射する領域な狭める点と、照射を終
了する時点が照射領域にＡ１が露出した時点であるとい
う点である。試料は第５図（ｂ）に示される形状に加工
される。

次に引き続きＷ配線描画を行なう手順について説明する
。

まずシャッター２２を閉め、集束イオンビーム光学系８
とチャンバー２１を隔絶し、チャンバ２１にＡｒを流し
チャンバー２１内を大気圧にする。続いて試料ステージ
４を集束レーサヒーム光学系１直下に移動する。集束レ
ーザビーム光学系１からはＣＷＹＡＧレーザ第２高調波
（５３２ｎｍ）が放出され、試料５の表面で１μｍ径程
に集束する様調整されている。ガス噴出口から７０℃に
加熱されたＷ（Ｃｏ）６ガスを放出する。試料ステージ
を動かすことにより、試料上のＷ配線描画開始点をレー
ザ光集束点へもってくる。次いでレーザ光を試料５表面
に照射しながら試料ステージ４を移動させる。この間レ
ーザが照射されている地点では試料５表面が局部的に温
度上昇し、ｗ（ｃｏ）ａが熱分解しＷが析出する。レー
ザ光集１３− 来意がＷ配線描画の最終点にきたらレーザ照射を終了さ
せる。第４図（ｃ）には、以上の操作を行ないＷ配線１
８を２本形成した例を示している。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、集束レーザビーム光学系
と集束イオンビーム光学系を同一チャンバー上に組み込
むことにより、Ａ℃配線の切断、Ａｎ配線上保護膜の開
孔、Ｗ配線描画の全てを良好な形状で戒功率高く、かつ
短時間で行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図は従来
の集束レーザビームを用いた配線修正装置を示す概要図
、第３図は従来の集束イオンビームを用いた配線修正装
置を示す概要図、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はそれ
ぞれ集束レーザビームを用いて配線修正を行なった例を
示す図であり、図（ａ）はＡ４配線を切断した場合の斜
視図、図（ｂ）はＡ７配線上の保護膜の開孔を行なった
場合の斜１４ｐ。 夜回、図（ｃ）はＷ配線を行なった場合の平面図、第５
図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は集束イオンビーム
を用いて配線修正を行なった例を示す図であり、図（ａ
）はＡｊ２配線を切断した場合の斜視図、図（ｂ）はＡ
４配線上の保護膜の開孔を行なった場合の斜視図、図（
ｃ）はＷ配線を行なった場合の平面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一チャンバー上に集束レーザビーム光学系及び
   集束イオンビーム光学系が搭載されており、配線修正の
   施される試料が設置されている試料ステージは該チャン
   バー内で、少なくとも該集束レーザビーム光学系直下か
   ら該集束イオンビーム光学系直下までの範囲で移動可能
   であることを特徴とする配線修正装置。
2. （２）集束レーザビーム光学系直下のチャンバー内には
   ガス噴出口が設置されている請求項（１）記載の配線修
   正装置。
3. （３）ガス噴出口から噴出されるガスとして、加熱する
   ことにより分解し金属が析出するものを用いる請求項（
   １）及び（２）記載の配線修正装置。